半刚性基层沥青路面反射裂缝防治技术研究

发表时间:2021/1/7   来源:《工程管理前沿》2020年10月第29期   作者:伏历
[导读] 21世纪我国经济正在以迅雷不及掩耳之势高速发展,对我国高等级公路建设需求也在不断增长
        伏历
        身份证号码:439004198505026039
        摘要:21世纪我国经济正在以迅雷不及掩耳之势高速发展,对我国高等级公路建设需求也在不断增长,为了满足各种交通荷载要求,半刚性基层沥青路面结构已被广泛应用。沥青路面具有养护难度低、路面平整度较高以及可连续施工等特点,这也是沥青路面被广泛应用于路面工程的主要因素。在沥青混凝土道路建设中,多数选取二灰稳定粒料、水泥稳定碎石等半刚性材料铺设道路基层,但是在温度、荷载等因素影响下,半刚性基层极易出现裂缝,进而变成反射裂缝,这种现象的发生对公路工程使用性能有较大的负面影响。因此,我们必须针对半刚性基层沥青路面反射裂缝产生原因予以更深层次的分析,并采取有效的防治技术,从而为公路工程性能的正常发挥提供保障。
        关键词:半刚性基层沥青路面;反射裂缝;防治策略
        
        
        前言:半刚性基层沥青路面在公路工程中得到了大量应用,这种路面结构质量最佳,全面保障了路面施工的整体质量。但结合近年来路面的运行现状而言,仍有一些网裂、龟裂等常见反射裂缝质量问题存在于半刚性基层沥青路面中,亟需相关人员探索更加有效的解决措施,保证半刚性基层沥青路面的安全使用。
        1半刚性基层沥青路面反射裂缝的形成原因
        半刚性基层沥青路面在运行期间,行车荷载、温度影响均是导致反射裂缝的根本因素,沥青路面的荷载等级、温度等级不同,反射裂缝受到的影响也有一定差异。总结半刚性基层沥青路面反射裂缝的形成原因,可以从行车荷载、温度影响这两方面加以分析:
        1.1行车荷载
        沥青路面受到行车荷载作用影响,因为半刚性基层结构裂缝之间呈贯通状态,一旦路面变形,贯通裂缝处的应力便会形成不连续分布的现象,应力集中导致反射裂缝。
        1.2温度影响
        如果沥青路面周围的温度下降,基层、面层强度也会随之发生改变,材料膨胀率不一致,会导致半刚性基层、沥青面层出现移动。这时沥青层底部产生拉伸应力,裂缝处的应力集中,进而导致反射裂缝。
        2半刚性基层沥青路面反射裂缝的表现
        2.1龟裂
        龟裂是半刚性基层沥青路面比较常见的一种裂缝类问题,分为轻度、中度、重度三种。初期龟裂缝细,没有散落现象,裂区不存在变形的现象,块度在20-50cm之间,计算单位为面积;中度龟裂的裂块明显,缝宽度较大,一般不存在散落或者较轻,裂缝轻微变形,块度<20cm;重度龟裂的裂块破碎,且缝宽,散落与变形比较明显,块度<20cm。
        2.2网裂
        半刚性基层沥青路面一旦形成网裂,裂缝的形状为片状、网格形,且裂缝之间的距离相近。网裂形状与龟裂存在显著差异,有明显的棱角。沥青路面出现网裂现象,路表水会渗透到路基、路床中,影响到路面结构强度,还会引发车辙与龟裂。一般轻度网裂缝细,不存在或有轻微散落,块度>100cm;重度网裂的缝宽,散落明显,裂块较小,块度在50-100cm之间。
        3半刚性基层沥青路面反射裂缝防治技术研究
        3.1合理选择基层材料及面层材料
        为保证基层材料选择合理性,应在了解无机结合料稳定性特点的同时,合理选择基层材料,以降低环境因素、温室效应等因素对半刚性基层稳定性及抗裂性能的影响。环境因素是影响沥青路面质量的重要因素,因而为避免沥青路面在基层裂缝影响下形成反射裂缝,应合理选择沥青路面施工材料。


        3.2优化半刚性基层配合比
        无机结合料稳定集料即利用无机结合料的粘结性特征实现稳定碎石、提升松散集料整体性能、提高集料抗变形能力的目标。设计人员应保证半刚性基层配合比设计与层位特征相符,从级配、水泥用量两个层面分析施工材料设计方案。随着施工材料极限拉伸应变逐渐减小,半刚性基层出现裂缝几率越高。设计人员可采用增加粗集料用量、减少细集料含量、降低比表面积的方式提高集料变形能力,达到优化半刚性基层矿料级配的目的。通常情况下,7天无侧限抗压强度设计为3到4Mpa。设计人员需合理控制水泥剂量,以保证混合料强度的合理性。依据半刚性基层材料特点可发现,半刚性基层干缩裂缝问题远比半刚性基层温缩问题严重。因而,可采用合理养护、保湿覆盖等策略缓解半刚性基层裂缝问题。
        3.3设置应力扩散层、级配碎石层
        在沥青层底部与半刚性基层顶面之间设置柔性较高、疲劳性能较好的隔离层或者具备较好抗拉性能的土工材料,可避免面层、基层直接接触,利用隔离层消散或缓解半刚性基层裂缝形成的应力。实践发现,采用设置隔离层方式可延长半刚性基层沥青路面反射裂缝形成时间,提升路面使用性能。在设计应力扩展层配合比时,应合理确定细集料掺量、沥青含量。将细集料、沥青配置为厚度在2厘米的沥青砂。实际施工中,可选用改变沥青胶结料柔韧性的方式制作改性材料,比如:利用弹性较高的橡胶设置改性沥青应力吸收层,利用应力吸收层消散变形应力。针对地基较差的区域,可采用设置级配碎石层方式消散或缓解半刚性基层裂缝形成的应力。通常情况下,级配碎石层厚度设置在10到15厘米。松散材料无抗拉强度,松散材料可消散半刚性基层顶面裂缝处应力。然而受级配碎石模量的影响,荷载传递过程中将在沥青层底部形成一定弯拉应力。设计人员需重视沥青层疲劳强度的计算,依据实际情况合理设置沥青层。另外,可采用增加沥青层厚度方式降低温缩裂缝产生几率、降低沥青层底弯拉应力,最终达到降低半刚性基层沥青路面反射裂缝产生几率的目的。
        3.4设置土工措施层
        土工布、土工格栅抗拉强度较强,因而土工布、土工格栅可承受水平方面拉应力。通常情况下,土工布、土工格栅的厚度在0.5到5毫米之间,土工布、土工格栅竖向刚度较小,因而其可用于阻断反射裂缝、约束沥青层材料开裂情况。土工布、土工格栅施工变异性较小,材料性能较好,因而在实际施工中得到广泛应用。增加沥青层厚度可降低半刚性基层反射裂缝向面层传递速度。沥青层厚度应设置在15厘米以上,实际工程中大多将沥青层厚度设置为18厘米,然而半刚性基层反射裂缝仍时有出现,引发此问题的主要原因为:建设理念不合理、检测标准不够先进等。以往,公路工程施工中大多依据公路工程弯沉值评估路面承载能力、分析路面施工质量。半刚性基层材料强度较高,应用半刚性基层材料可提升公路工程弯沉值。半刚性基层施工中大多使用大量水泥材料,半刚性基层强度远高于设计强度,导致半刚性基层施工中出现开裂问题,公路工程投入使用后面层底部将形成集中应力。此外,混合料拌合摊铺对施工温度要求较高,且工程量较大,需要跨冬季施工,次年继续摊铺时可能出现层间温度应力问题,进而引发半刚性基层沥青路面反射裂缝。
        结语:
        综上所述,对于延长公路工程使用寿命、提升公路工程使用性能而言,防治半刚性基层沥青路面反射裂缝尤为关键。在对半刚性基层沥青路面反射裂缝予以防治的过程中,我们可以采用土工措施层、级配碎石层、设置应力扩散层、优化半刚性基层配合比以及基层和面层材料等方式,从而保证路面的施工质量。
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